ทบทวนเรื่องระบบกรองและ การคำนวณปริมาณ Bio Filtration Media ที่ต้องการใช้

   วันนี้นาย Kevin ได้รับเมลล์จากคอกาแฟขาประจำที่เข้ามาแวะเวียนใน www.fancycarp.com พร้อมนำเสนอ วิธีการคำนวนเกี่ยวกับการใช้วัสดุกรองในรูปแบบที่ละเอียดกว่าวิธีการเดิมที่เป็นการประมาณอย่างคร่าวๆ ผลดีของการคำนวณแบบนี้ นอกจากจะเป็นการใช้วัสดุกรองในจำนวนที่ค่อนข้างจะตรงกับปริมาณของเสียที่เกิดขึ้นอย่างแท้จริงแล้ว ยังส่งผลให้เจ้าของบ่อที่ใช้วิธีการคำนวณแบบนี้ ค่อนข้างจะมีระเบียบในตัวเอง เนื่องจากต้องมีการวางแผนจำนวนปลาที่จะเลี้ยงไว้แต่เนิ่นๆ ซึ่งถือเป็นการฝึกนิสัยการเลี้ยงที่ดี เรามาเริ่มกันเลยดีกว่าครับ

วัฏจักรไนโตรเจน
ในแต่ละวันในบ่อปลา หลังจากที่เราให้อาหารแล้ว ปลากินอาหารเข้าไปแล้วถ่ายออกมา รวมถึงอาหารปลาที่กินไม่หมด เมือกปลาและฉี่ปลา สิ่งปฏิกูลที่ประกอบด้วยโปรตีนก็จะสลายตัวเกิดวัฏจักรไนโตรเจนขึ้น โดยโปรตีนก็จะแปรสภาพเป็น
แอมโมเนีย ---> ไนไตรท์ ---> ไนเตรท
NH3 ---> NO2 ---> NO3

ในการเกิดปฏิกิริยา Nitrification จาก NH3 เป็น NO2 นั้นจะมีการดึงเอาไฮโดรเจนออกและเติมออกซิเจนเข้าไป โดยแบคทีเรียที่ใช้อากาศ Aerobic Bacteria ที่ชื่อ Nitrosomonas เป็นตัวที่ทำให้เกิดปฏิกิริยา ส่วนที่ NO2 เปลี่ยนเป็น NO3 นั้นเกิดจากแบคทีเรียที่ชื่อ Nitrobacter ซึ่งเป็นการเติมออกซิเจนเข้าไป NO3 ถูกกำจัดด้วยการล้นน้ำทิ้งหรือถูกกินด้วยตะไคร่น้ำ (น้ำเขียวก็เป็นสาเหตุมาจาก NO3 เช่นกัน) หรือด้วย Bekki Shower หรือ Trickle Tower หรือปลูกต้นเตยไว้ในบ่อกรองเป็นต้น
ตามที่ทุกคนทราบดีว่าแอมโมเนียจะมีความเป็นพิษต่อปลาสูงสุด รองลงมาก็จะเป็นไนไตรท์และไนเตรทตามลำดับ สิ่งที่ทุกคนอยากให้เป็นคือค่าแอมโมเนีย และไนไตรท์เท่ากับศูนย์หรือวัดค่าไม่ได้

พื้นฐานระบบกรอง
ในระบบกรองของเราทำหน้าที่ 2 อย่างคือกรองเอาตะกอนหรือสารแขวนลอยในน้ำออกไป โดยการกรองลักษณะนี้เรียกว่า Mechanic Filtration หลังจากนั้นจะผ่านน้ำเข้าไปที่ Bio Filtration Chamber ซึ่งเป็นการกรองทางชีวเคมี ซึ่งก็คือปฏิกิริยา Nitrification นั่นเอง
ผมขอยกตัวอย่างบ่อกรอง Semi Vortex ซึ่งเป็นตัวอย่างที่สามารถอธิบายให้เข้าใจได้ง่ายตามรูป



ระบบ Vortex ระบบที่ว่ากันว่าทรงประสิทธิภาพในการบำบัดของเสีย

ช่องกรองช่องแรกจะเป็น vortex ซึ่งทำหน้าที่ mechanic filter นั่นเอง โดยน้ำไหลเข้าตามเส้นสัมผัสวงกลม (Tangential) น้ำก็จะหมุนวน ตะกอนก็จะตกลงไปอยู่ข้างล่างกรวยและถูกท่อชักน้ำหรือปั้ม ดึงออกไปในที่สุด ในบ่อ vortex ที่บ้านผม ผมได้ใช้ Matala สีขาวตัดเป็นวงกลมใส่เข้าไปด้วยเพื่อกรองเอาตะกอนออกไปมากที่สุด บริษัทฝรั่งคือ Evaluation Aqua ก็ได้ออกแบบเครื่องกรอง mechanic คุณภาพสูง (ราคาก็เลยสูงไปด้วย) นั่นก็คือ The Answer ซึ่งสามารถนำมาสวมเข้ากับท่อน้ำออกจาก vortex chamber ได้เลย แต่ใช้กับบ่อขนาดไม่เกิน 20 ตัน เนื่องจากถ้าเกินน้ำจะไหลไม่ทัน เครื่องกรองนี้สามารถกรองตะกอนขนาดใหญ่กว่า 100 ไมครอนได้ เพื่อนบางคนอาจใช้สแลนหรือไม่ก็หลอดกาแฟ เพื่อดักตะกอนหยาบก็เป็นวัตถุประสงค์เดียวกันครับ พวก filter เหล่านี้ควรล้างทุกอาทิตย์ครับ เพื่อไม่ให้ตะกอนสะสมหมักหมม รวมทั้งอาจทำให้น้ำไหลไม่ทันอีกด้วย

หลังจากนั้นน้ำก็จะไหลเข้ามาสู่เตาปฏิกรณ์ ไม่ใช่ครับไหลเข้ามาสู่ช่องกรองที่มี media ที่จริงควรเรียกว่า "บ่อปฏิกิริยาชีวเคมี" (Bio-chemical reactor) ที่เป็นระบบต่อเนื่อง (continuous flow) ในบ่อนี้ก็จะเกิดปฏิกิริยาตามข้างบนครับ ที่จริงการกรองแบบ bio นี้ พอพูดว่าการกรองก็อาจทำให้เกิดความเข้าใจคลาดเคลื่อนหรือสับสนได้ บางทีจะไปคิดว่า เออมันต้องมีอะไรติดอยู่ที่วัสดุกรอง แต่ความเป็นจริงแล้วต้องเรียกว่าการเกิดปฏิกิริยาชีวเคมี (Bio Chemical Reaction) นี้เป็นการเปลี่ยนอิออน NH3+ เป็น NO2- แล้วเป็น NO3- ครับ ซึ่งอิออนทั้ง 3 ชนิดละลายอยู่ในน้ำ ไม่ได้เป็นสารแขวนลอยจึงไม่ทำให้น้ำขุ่น ซึ่งทำให้เกิดความสับสนกันอยู่เหมือนกัน ดังนั้นในช่องกรองที่มี media นั้นจะต้องให้มีตะกอนน้อยที่สุดหรือไม่มีเลยยิ่งดี ไม่เช่นนั้นตะกอนจะไปจับที่ผิว media ทำให้แบคทีเรียไม่สามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

น้ำใส น้ำขุ่น
น้ำใสเป็นสิ่งที่นักเลี้ยงปลาอย่างเราๆ ทุกคนปรารถนา เราเลี้ยงปลาก็อยากดูปลา ไม่ใช่เงาปลาในน้ำขุ่นๆ คราวนี้มาดูเรื่องน้ำใสกัน ที่จริงแล้วน้ำที่เป็นว่าใสจริงๆแล้วอาจมีคุณภาพไม่ดีก็เป็นได้ บางครั้งอาจมีเพื่อนๆ บางคนพบว่า น้ำของเราก็ใสดีแต่ปลาเป็นอะไรตายหนอ ดังนั้นการที่น้ำใสนั้นเป็นคุณลักษณะที่ดีอย่างหนึ่งของน้ำที่มีคุณภาพดี อย่าลืมว่าอิออนของ NH3+, NO2- และ NO3- เป็นสารละลาย ที่เห็นว่าใสอาจมีอิออนชนิดใดชนิดหนึ่งละลายอยู่สูงก็เป็นได้ครับ ดังนั้นจึงต้องมีการ test น้ำเพื่อดูปริมาณอิออนทั้ง 3 ชนิดเป็นประจำ
หากเรามี mechanic filter ที่ดีก็จะได้น้ำใส case นี้จะเกิดมากในกรณีที่ใช้ pack bed เช่นปะการังหรือหินภูเขาไฟครับ โดยรองก้น bed ด้วย filter mat อันนี้เป็นวิชาที่ถ่ายทอดกันมานาน pack bed ในลักษณะนี้ทำหน้าที่เป็นทั้ง mechanic filter และเป็น media ให้แบคทีเรียเกาะเพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยาชีวเคมี pack bed แบบนี้สามารถกรองตะกอนได้ดีมากๆ ทำให้ตะกอนไปค้างอยู่ข้างใต้ หากไม่มีท่อชักน้ำออกก็จะเกิดอาการหมักหมม เกิดก๊าซไข่เน่าซึ่งเป็นอันตรายอย่างยิ่ง ก๊าซไข่เน่าสามารถละลายในน้ำ ซึ่งน้ำก็ยังดูใสอยู่เลย แต่ทำไมปลาซึมหรือ parasite บุกเป็นต้น อีกประการหนึ่งเมื่อเอา filter mat มารองใต้ประการรังทำให้มีการเข้าใจกันต่อๆ มาว่า filter mat ใช้สำหรับกรอง mechanic แต่ที่จริงแล้วสามารถใช้สำหรับ bio-filtration ได้ดีมากครับ ผมเองก็ใช้อยู่เช่นกัน
 


bioball หลากหลายรูปแบบสามารถใช้เป็นวัสดุกรองได้


แปรงพู่ที่นอกจากจะสามารถดักของเสียทางกายภาพได้แล้ว แต่ยังสามารถมีส่วนช่วยในการย่อยสลายทางชีวภาพได้ด้วย


filter mat แบบดั้งเดิมที่คุ้นตากันมานาน
 
   มาดูอีกด้านหนึ่งว่าแล้วน้ำขุ่นเกิดขึ้นได้อย่างไร น้ำขุ่นเกิดขึ้นได้จากสารแขวนลอยที่ลอยอยู่ในน้ำนั่นก็คือสิ่งปฏิกูลต่างๆ เช่น อาหารเหลือ ขี้ปลา เมือกปลา ใบไม้แห้ง เหล่านี้สามารถกรองออกไปได้ด้วย mechanic filter ครับ อีกปัจจัยหนนึ่งที่ทำให้น้ำขุ่นก็คือตะไคร่น้ำ ซึ่งเกิดจากบ่อที่มีแสดแดดลงบ่อตรงๆ รวมทั้งมี NO3- (ไนเตรต) สูงซึ่งเป็นอาหารของตะไคร่น้ำ การแก้น้ำเขียวสามารถหาอ่านได้ใน web นี้ รวมทั้งการปลูกพืช เช่นเตย หรือใช้ Trickle Tower (T/T) หรือ Bekki Shower ครับ อีกอย่างที่ผมเคยเจอก็คือรอบกรองที่ต่ำไป ปกติรอบกรอง 1 รอบจะใช้เวลาไม่มากกว่า 2 ชม. ก็คำนวณขนาดปั้มและปริมาตรน้ำก็แล้วกันครับ

การเลือกชนิดของ Media และปริมาณความต้องการ
วัสดุกรองหรือ media หรือควรเรียกว่า "วัสดุสำหรับให้แบคทีเรียยึดจับในการทำปฏิกิริยาชีวเคมี" ยาวเกินไป เอาเป็นว่าเรียกสั้นๆ ว่า media แล้วกันครับ การที่บ่อกรองชีวภาพของเราจะทำงานให้มีประสิทธิภาพสูงสุดก็คือต้องมี media ที่มีพื้นที่ผิวเพียงพอ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า surface area) ให้แบคทีเรียยึดเกาะครับ ที่จริงแล้ว surface area ยังรวมตัวบ่อด้วยคือด้านข้าง ก้นบ่อ ทั้งบ่อเลี้ยงและพื้นผิวบ่อกรองด้วย ซึ่งแบคทีเรียมันเกาะไปหมดทุกที่แหละครับ การคำนวณว่าบ่อกรองควรใหญ่ 30% เป็นอย่างน้อยหรือยิ่งใหญ่ยิ่งดีนั้น เป็นความต้องการพื้นฐานที่จะต้องมี แต่มากกว่านั้นก็คือการเลือกวัสดุกรองที่เหมาะสมกับปริมาณปลาในบ่อ ซึ่งโยงไปถึงปริมาณการให้อาหารนั่นเอง ลองคิดง่ายๆว่าบ่อกรอง 30% แต่ไม่ใส่อะไรเลยมันจะไปเกิดปฏิกิริยาได้อย่าไร
 
 
Matala Filter Mat มีให้เลือกหลากหลายสีและพื้นที่ผิวในการบำบัด

การคำนวณ media surface area
การเลือก media จึงคำนึงถึง surface area นั่นเอง ดังนั้น media ที่ดี (มี performance ดี) จะมี specific surface area ต่อปริมาตรวัดเป็น ตารางเมตรต่อลูกบาศก์เมตร (sq.m./cu.m.) หรือตารางฟุต/ลูกบาศก์ฟุต (sq.ft./cu.ft.) นั่นก็คือมีพื้นที่ให้เกาะต่อปริมาตรสูงนั่นเอง ในเรื่องของ surface are ต่อปริมาตรนั้นเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุด แต่ก็คงต้องพิจารณาคุณสมบัติอื่นด้วย เช่น การทำความสะอาด น้ำหนัก ความคงทน และราคา ซึ่งสามารถอ่านรายละเอียดได้ใน section สร้างบ้านให้ปลาครับ http://www.fancycarp.com/pondconst/media/index.html

คราวนี้มาดูกันว่า media surface area นั้ที่เราต้องการนั้นมีการคำนวณอย่างไร การคำนวณใช้สูตรดังนี้

Media Surface Area in sq.m. = ( 3.05 x weight in kg. ) + 2.84

โดยคำนวณจากน้ำหนักปลา ส่วนน้ำหนักปลานั้นคำนวณจากสูตร


หรืออีกวิธีหนึ่งคือคำนวณจากปริมาณอาหารที่ให้กล่าวคือ

media surface area 1 ตารางเมตร สามารถรับอาหารปลาได้ 4.89 กรัม/วัน

ในสูตรนี้จะเท่ากับการให้อาหาร 1.5% ของน้ำหนักตัวปลาครับ คราวนี้เพื่อนๆ ก็จะได้รูว่า media ของเราพอไหม ลองคำนวณดูกันนะครับ

นอกจากนี้อีกอย่างหนึ่งคือ price performance หรือ cost, Baht/sq.m. ครับ ตัววัดนี้บอกเราว่าจะต้องใช้เงินกี่บาทถึงจะได้ surface area ที่เราต้องการต่อตารางเมตร ตารางต่อไปนี้แสดงรายละเอียดของ specific surface area และ price performance ของ media ชนิดต่างๆที่สอบถามจาก Farm และจาก web รวมทั้งหนังสือครับ


อนึ่งการคำนวณ Japanese Filter Mat และ Matala นั้น filter cartridge ทำเป็น grid ที่มีช่องว่างให้น้ำไหลผ่านได้ 25% ครับ ตารางข้างบนนี้ก็พิจรณาตามความเหมะสมของแต่ละผู้เลี้ยงนะครับ จากตารางมีข้อสังเกตุคือว่าที่เราใส่ media ลงไปให้เต็มๆ ช่องกรองนั้นจริงๆ แล้วมีความแตกต่างในประสิทธิภาพมาก รวมถึงเม็ดเงินที่ใส่ลงไปด้วยครับ
ตารางต่อไปคือราคาและสถานที่ขายครับ

 


Japanese Filter Mat ที่พร้อมติดตั้งในระบบ Vortex
อ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่

- หนังสือ KOI, Living Jewels of the Orient โดย Steve Hickling
- www.akca.org/library/surface.html
- www.coloradokoi.com
- www.sfbakc.org/koienews/surface.html
- www.absoluteponds.com/filter-media.html

รวบรวมโดย ตาว (Tao BKK) silawats@yahoo.com